请简述下Java中CAS机制

时间: 2023-05-23 11:05:40 浏览: 163

Java面试八股文十万字总结.docx

### Java面试核心知识点详解 #### 一、Java基础篇 **1. Java语言的特点** - **面向对象**：Java是一种完全面向对象的语言，支持封装、继承、多态。 - **平台无关性**：通过JVM实现了跨平台的能力，编写一次，到处运行（Write Once, Run Anywhere）。 - **健壮性**：异常处理机制和垃圾回收机制提高了程序的健壮性和可靠性。 - **安全性**：沙箱安全模型和内存管理机制确保应用程序的安全。 - **高性能**：JIT编译器优化代码执行速度。 **2. 面向对象与面向过程的区别** - **面向过程**：关注的是如何一步一步解决问题，注重程序的过程控制。 - **面向对象**：将问题抽象成对象，通过对象之间的交互来解决问题，注重对象的封装、继承、多态。 **3. 八种基本数据类型的大小及封装类** - **byte**: 1 byte (Byte) - **short**: 2 bytes (Short) - **int**: 4 bytes (Integer) - **long**: 8 bytes (Long) - **float**: 4 bytes (Float) - **double**: 8 bytes (Double) - **char**: 2 bytes (Character) - **boolean**: 1 bit (Boolean) **4. 标识符的命名规则** - 标识符由字母、数字、下划线或美元符号组成。 - 第一个字符不能是数字。 - 不能使用关键字或保留字。 - 区分大小写。 **5. instanceof关键字的作用** 用于判断一个对象是否为某个类或其子类的实例。 **6. Java自动装箱与拆箱** - **装箱**：将基本类型转换为对应的包装类。 - **拆箱**：将包装类转换为基本类型。 **7. 重载和重写的区别** - **重载**：在同一类中，方法名相同但参数列表不同。 - **重写**：在子类中覆盖父类的方法，方法签名相同。 **8. equals与==的区别** - `==`：比较两个变量是否指向同一个对象。 - `equals`：比较两个对象的内容是否相等。 **9. Hashcode的作用** 哈希码用于快速查找对象，通常与equals方法一起使用，以提高哈希表的性能。 **10. String、StringBuffer 和 StringBuilder 的区别** - **String**：不可变字符串，适合少量修改场景。 - **StringBuffer**：线程安全的可变字符串，适用于多线程环境。 - **StringBuilder**：非线程安全的可变字符串，效率高于StringBuffer。 **11. ArrayList和LinkedList的区别** - **ArrayList**：基于数组实现，随机访问快，插入删除慢。 - **LinkedList**：基于链表实现，随机访问慢，插入删除快。 **12. HashMap和HashTable的区别** - **HashMap**：非线程安全，允许null键和null值。 - **HashTable**：线程安全，不允许null键和null值。 **13. Collection包结构，与Collections的区别** - **Collection**：接口层次结构的基础，如List、Set。 - **Collections**：工具类，提供静态方法对集合操作。 **14. Java的四种引用，强弱软虚** - **强引用**：最常用的引用类型，GC不会回收。 - **软引用**：内存充足时存活，内存不足时回收。 - **弱引用**：GC时回收。 - **虚引用**：仅用于跟踪对象的销毁。 **15. 泛型常用特点** - 安全性提升：避免强制类型转换。 - 性能提升：减少运行时类型检查。 - 代码复用：单个泛型类实现多种类型的功能。 **16. Java创建对象有几种方式** - **new关键字**：最常见的创建方式。 - **工厂模式**：通过工厂方法创建对象。 - **反射**：通过反射API创建对象。 - **克隆**：Cloneable接口实现复制。 - **反序列化**：通过对象流反序列化得到对象。 **17. 有没有可能两个不相等的对象有相同的hashcode** 有可能，哈希冲突会导致这种情况，但合理的哈希码实现应该尽量降低冲突的概率。 **18. 深拷贝和浅拷贝的区别** - **浅拷贝**：只复制对象本身，不复制引用的对象。 - **深拷贝**：不仅复制对象本身，还递归地复制所有引用的对象。 **19. final有哪些用法** - 修饰类：表示该类不可被继承。 - 修饰方法：表示该方法不可被重写。 - 修饰变量：表示该变量的值不可改变。 **20. static都有哪些用法** - 修饰成员变量和方法：类级别共享，不属于任何实例。 - 修饰内部类：表示静态内部类，可以直接通过外部类名访问。 - 静态初始化块：类加载时执行，用于初始化静态变量。 **21. 3*0.1==0.3返回值是什么** 由于浮点数的精度问题，这个表达式的结果为`false`。 **22. a=a+b与a+=b有什么区别** - `a=a+b`：先计算右边的表达式，然后将结果赋值给左边的变量。 - `a+=b`：相当于`a=a+b`，但更简洁，且对于基本类型和字符串类型有所不同。 **23. try catch finally，try里有return，finally还执行么** 无论是否有return语句，finally块总是会被执行，除非系统崩溃或程序异常退出。 **24. Exception与Error包结构** - **Exception**：运行时异常和检查异常的基类。 - **Error**：程序无法处理的错误，如内存溢出等。 **25. OOM你遇到过哪些情况，SOF你遇到过哪些情况** - **OutOfMemoryError (OOM)**：内存溢出，通常是堆或元空间不足。 - **StackOverflowError (SOF)**：栈溢出，递归调用过深或循环引用导致。 **26. 简述线程、程序、进程的基本概念以及它们之间的关系** - **进程**：操作系统资源分配的基本单位。 - **程序**：一系列指令和数据的集合。 - **线程**：进程内的执行路径，是最小的调度单元。 - **关系**：一个程序可以产生多个进程，一个进程中可以包含多个线程。 **27. Java序列化中如果有些字段不想进行序列化，怎么办** 可以使用`transient`关键字标记不希望序列化的字段。 **28. 说说Java中的IO流** - **InputStream/OutputStream**：输入输出流的基类。 - **Reader/Writer**：字符流的基类。 - **FileInputStream/FileOutputStream**：文件输入输出流。 - **BufferedReader/BufferedWriter**：带缓冲的字符流。 - **FileReader/FileWriter**：简化字符流操作。 - **PipedInputStream/PipedOutputStream**：管道流，实现线程间通信。 **29. Java IO与NIO的区别** - **IO**：阻塞I/O模型，每次读写操作都会阻塞。 - **NIO**：非阻塞I/O模型，基于通道和缓冲区，提高了I/O操作的效率。 **30. Java反射的作用与原理** - **作用**：动态获取类的信息并操作对象。 - **原理**：通过Class对象获取类型信息，利用反射API创建实例和调用方法。 **31. List, Set, Map三者的区别** - **List**：有序集合，元素可重复。 - **Set**：无序集合，元素不可重复。 - **Map**：键值对集合，键唯一。 **32. Object有哪些常用方法？** - `toString()`: 返回对象的字符串表示。 - `equals(Object obj)`: 比较两个对象是否相等。 - `hashCode()`: 返回对象的哈希码值。 - `clone()`: 复制对象。 - `finalize()`: 对象被回收前的清理工作。 **33. Java创建对象有几种方式？** - 使用`new`关键字。 - 通过反射API创建。 - 使用`clone()`方法复制。 - 通过序列化/反序列化。 **34. 获取一个类Class对象的方式有哪些？** - 使用类名的`.class`属性。 - 使用`Class.forName(String className)`。 - 使用对象的`.getClass()`方法。 **35. ArrayList 和 LinkedList 的区别有哪些？** - **ArrayList**：基于动态数组实现，支持随机访问。 - **LinkedList**：基于双向链表实现，插入删除效率高。 **36. 用过ArrayList吗？说一下它有什么特点？** - 动态数组实现。 - 支持随机访问。 - 插入和删除操作慢。 **37. 有数组了为什么还要搞个ArrayList呢？** - 提供了更多便捷的操作方法。 - 可以自动扩展大小。 - 支持更多的集合操作。 **38. 说说什么是fail-fast？** 当多个线程同时访问一个集合时，如果一个线程修改了集合，而另一个线程正在进行迭代，则抛出`ConcurrentModificationException`异常。 **39. 说说Hashtable 与 HashMap 的区别** - **线程安全性**：`Hashtable`线程安全，`HashMap`不是。 - **null值和null键**：`Hashtable`不允许null键和null值，`HashMap`允许。 - **性能**：`HashMap`通常性能更好。 **40. HashMap 中的 key 我们可以使用任何类作为 key 吗？** 理论上可以，但需要重写`equals()`和`hashCode()`方法以确保正确的行为。 **41. HashMap 的长度为什么是 2 的 N 次方呢？** 为了提高哈希函数的均匀分布性，减少哈希冲突。 **42. HashMap 与 ConcurrentHashMap 的异同** - **线程安全性**：`ConcurrentHashMap`线程安全。 - **实现细节**：`ConcurrentHashMap`采用分段锁和CAS操作实现高效并发。 **43. 红黑树有哪几个特征？** - 节点颜色为红色或黑色。 - 根节点为黑色。 - 每个叶子节点（NIL节点）为黑色。 - 如果一个节点是红色的，则它的两个子节点都是黑色的。 - 任意节点到其每个叶子节点的所有简单路径上，黑色节点的数量相同。 **44. 说说你平时是怎么处理Java异常的** - 尽量避免异常的发生。 - 使用try-catch-finally结构捕获并处理异常。 - 抛出异常时附带足够的信息。 - 不要忽略异常，尤其是检查异常。 **45. 说说深拷贝和浅拷贝？** - **浅拷贝**：复制对象本身，但不复制它所引用的对象。 - **深拷贝**：不仅复制对象本身，还复制它所引用的所有对象。 ### 二、JVM篇 **1. 知识点汇总** - 类加载与卸载 - JVM的内存模型 - 堆和栈的区别 - FullGC触发条件 - Java虚拟机概念 - Java内存结构 - 对象分配规则 - JVM加载class文件原理 - Java对象创建过程 - 类的生命周期 - Java对象结构 - 对象回收判断 - 永久代中的垃圾回收 - 垃圾收集算法 - 常见调优命令 - 常见调优工具 - Minor GC与Full GC触发时机 - JVM性能调优参数 - 逃逸分析技术 - 元空间替代永久代的原因 - Stop The World机制 - OopMap与安全点的概念 - JVM的主要组成部分及其作用 - 指针碰撞 - 空闲列表 - TLAB（Thread Local Allocation Buffer） - 对象头内容 - JVM调优参数 - JVM垃圾回收器 - 如何选择垃圾收集器 - 类加载器概念 - Tomcat类加载机制 **2. 知识点详解** - **类加载与卸载**：类加载包括加载、验证、准备、解析和初始化五个阶段；类卸载通常发生在系统退出时或系统资源紧张时。 - **JVM的内存模型**：包括堆、栈、方法区、程序计数器、本地方法栈等。 - **堆和栈的区别**：堆用于存储对象实例，栈用于存储局部变量和方法调用信息。 - **FullGC触发条件**：新生代满、老年代满、方法区满等情况。 - **Java虚拟机概念**：运行时环境，为Java字节码提供执行平台。 - **Java内存结构**：堆、栈、方法区等。 - **对象分配规则**：大多数对象优先分配在新生代Eden区。 - **JVM加载class文件原理**：通过类加载器将.class文件加载到内存中。 - **Java对象创建过程**：内存分配、初始化等步骤。 - **类的生命周期**：从加载到卸载的整个过程。 - **Java对象结构**：包括对象头、实例数据和填充部分。 - **对象回收判断**：引用计数法和可达性分析算法。 - **永久代中的垃圾回收**：可能存在，但频率较低。 - **垃圾收集算法**：标记-清除、复制、标记-整理等。 - **常见调优命令**：`-Xms`、`-Xmx`、`-XX:+UseG1GC`等。 - **常见调优工具**：VisualVM、JConsole、MAT等。 - **Minor GC与Full GC触发时机**：新生代满触发Minor GC，老年代满触发Full GC。 - **JVM性能调优参数**：堆大小、垃圾收集器选择等。 - **逃逸分析技术**：判断对象的使用范围，优化内存分配。 - **元空间替代永久代的原因**：解决永久代的容量限制问题。 - **Stop The World机制**：暂停所有用户线程以执行GC。 - **OopMap与安全点**：用于确定对象的位置，辅助GC。 - **JVM的主要组成部分及其作用**：类加载器、执行引擎、内存管理器等。 - **指针碰撞**：对象内存分配的一种策略。 - **空闲列表**：记录可用内存区域的列表。 - **TLAB**：线程局部分配缓冲区，用于加速对象分配。 - **对象头内容**：包括Mark Word、类型指针等。 - **JVM调优参数**：堆大小、GC日志输出等。 - **JVM垃圾回收器**：Serial、Parallel、CMS、G1等。 - **如何选择垃圾收集器**：根据应用的需求和特性选择合适的垃圾收集器。 - **类加载器**：双亲委派模型，确保类的唯一性。 - **Tomcat类加载机制**：Common、Catalina、Server等层次结构。以上内容涵盖了Java面试中常见的知识点，有助于深入理解Java语言和JVM的相关概念和技术细节。

A：CAS（Compare and Swap）是一种机器级原子操作，用于实现多线程同步。在Java中，CAS可以通过java.util.concurrent包下的类提供支持。CAS机制通过比较旧值与当前值是否一致来判断内存中的值是否被修改，如果一致，则使用新值来替换旧值，并返回操作是否成功的状态。如果不一致，则说明此时有其他线程已经修改了内存中的值，此时需要重新尝试操作。CAS机制的目标是减少线程间的互斥和同步开销，以提高程序的并发性能。

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